На рис. 6.5 показаны временные диаграммы ЧМ-колебаний несущей и колебаний звукового модулирующего сигнала одной частоты. В моменты, когда величина звукового модулирующего сигнала принимает нулевое значение, частота ЧМ-несущей равна средней частоте.
Рис. 6.5. ЧМ-несущая и модулирующий сигнал.
Как и в процессе амплитудной модуляции, при частотной модуляции образуются боковые полосы. Однако если при AM частота каждой составляющей звукового модулирующего сигнала вызывает появление двух боковых частот, то при ЧМ частоте каждой составляющей звукового модулирующего сигнала соответствует ряд боковых частот. Боковые частоты отстоят друг от друга на частоту, равную частоте модулирующего сигнала. Поэтому, если для модуляции используется сигнал частотой 1 кГц, первые две боковые частоты отстоят от несущей на 1 кГц, причем одна боковая частота находится выше, а другая — ниже несущей. Следующая пара боковых частот будет отстоять от соседних с ними еще на 1 кГц. Боковые частоты, ближайшие к несущей частоте, имеют наибольшую амплитуду, поэтому для последующего процесса детектирования в приемнике имеет значение только несколько боковых частот по каждую сторону от несущей. В стандартном ЧМ-радиовещании следует учитывать до восьми боковых частот, образованных в процессе модуляции. Это основывается на отношении девиации несущей к уровню звукового сигнала.
Для частотной модуляции отношение отклонения (девиации) частоты несущей к частоте модулирующего сигнала, вызывающего девиацию частоты несущей, называется индексом модуляции (не путать с коэффициентом девиации, речь о котором пойдет ниже). Индекс модуляции mf определяется отношением
(6.1)
где AfH — девиация частоты несущей и fм — частота модулирующего сигнала.
В отличие от индекса модуляции коэффициент девиации определяется максимальными значениями девиации частоты и частоты модулирующего сигнала:
Для любого индекса модуляции от 1 до 10 число имеющих значение боковых полос может быть найдено из следующей таблицы:
Индекс модуляции | Число боковых полос по каждую сторону от несущей |
Мощность боковой полосы при ЧМ представляется несущей, поэтому во время процесса модуляции амплитуда несущей несколько изменяется. Когда изображается составной сигнал несущей (с составляющими боковых полос), амплитуда колебания кажется постоянной (рис. 6.5), причем очевидными представляются лишь изменения частоты выше и ниже средней частоты.